UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS. Patrícia Pereira de França

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS Patrícia Pereira de França CARACTERIZAÇÃO DE MINERAIS PESADOS E AVALIAÇÃO DA RADIOATIVIDADE NATURAL IN SITU EM SEDIMENTOS PRAIAIS DE ACAÚ, CARNE DE VACA E PONTA DE PEDRAS DO ESTUÁRIO DO RIO GOIANA Dissertação de Mestrado 2013

2 PATRÍCIA PEREIRA DE FRANÇA Geógrafa, Universidade Federal de Pernambuco, CARACTERIZAÇÃO DE MINERAIS PESADOS E AVALIAÇÃO DA RADIOATIVIDADE NATURAL IN SITU EM SEDIMENTOS PRAIAIS DE ACAÚ, CARNE DE VACA E PONTA DE PEDRAS DO ESTUÁRIO DO RIO GOIANA Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geociências, do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências, área de concentração Geologia Sedimentar e Ambiental. Orientadora: Profª. Lúcia Maria Mafra Valença, Dr. Co-Orientador: Prof. João Adauto de Souza Neto, Dr. Sc. RECIFE, PE Julho/2013.

3 Catalogação na fonte Bibliotecária: Rosineide Mesquita Gonçalves Luz / CRB (BCTG) F814c França, Patrícia Pereira de. Caracterização de minerais pesados e avaliação da radioatividade natural IN SITU em sedimentos praiais de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras do Estuário do Rio Goiana / Patrícia Pereira de França Recife: O Autor, f., il., figs., gráfs., tabs. Orientadora: Profa. Dra. Lúcia Maria Mafra Valença. Co-Orientador: Prof. Dr. João Adauto de Souza Neto. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Geociências, Inclui Referências e Anexos. 1. Geociências. 2. Minerais Pesados. 3. Sedimentos Praiais. 4. Radioatividade Natural. 5. Litoral Norte de Pernambuco. I. Valença, Lúcia Maria Mafra (Orientadora). II. Souza Neto, João Adauto (Co- Orientador). III. Título. 551 CDD (22.ed) UFPE/BCTG-2013 / 333

4 CARACTERIZAÇÃO DE MINERAIS PESADOS E AVALIAÇÃO DA RADIOATIVIDADE NATURAL IN SITU EM SEDIMENTOS PRAIAIS DE ACAÚ, CARNE DE VACA E PONTA DE PEDRAS DO ESTUÁRIO DO RIO GOIANA Patrícia Pereira de França APROVADA Lúcia Maria Mafra Valença 05 de Julho de 2013 João Adauto de Souza Neto 05 de Julho de 2013

5 Dedico este trabalho a minha família, em especial aos meus pais Dione e Ronaldo pelos anos de sacrifício e dedicação à minha formação. Ao meu marido Henrique e a minha irmã Jéssica, pela motivação dada. A todos esses pelo amor e apoio prestados.

6 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus por todas as coisas que têm proporcionado em minha vida. Em especial aos meus Orientadores, Professora Dra. Lúcia Maria Mafra Valença e ao Professor Dr. João Adauto de Souza Neto pelo apoio e amizade, por me receberem e conduzirem ao longo dessa caminhada com dedicação e competência, me proporcionando um ambiente de trabalho e aprendizagem, externo aqui minha gratidão. Ao Programa de Pós-Graduação em Geociências (PPGEOC) da Universidade Federal de Pernambuco e aos Laboratórios vinculados ao Departamento de Geologia pelo apoio técnico e pela infraestrutura concedida. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior (CAPES), pela bolsa concedida, o qual se tornou possível à realização do curso e consequentemente o trabalho. A todos os professores, em especial ao Prof. Dr. Joaquim Mota pela sua contribuição à minha formação e motivação prestada. Aos meus amigos da Graduação e Pós-Graduação pela amizade que construímos ao longo dessa jornada em especial Natália Souza, Lara Quinamo, Karlla Arruda e Douglas Farias. Aos meus amigos pelo companheirismo e amizade, em especial a Cintya Ximena, pelo apoio emocional sempre presente. E por fim a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para meu desenvolvimento profissional e pessoal.

7 RESUMO A área estudada abrange as praias situadas ao sul (Carne de Vaca e Ponta de Pedras, Estado de Pernambuco) e ao norte (Acaú, Estado da Paraíba) da desembocadura do rio Goiana. O trabalho teve como objetivo caracterizar os minerais pesados presentes nos sedimentos praiais, bem como avaliar o risco ambiental promovido pela radioatividade natural destes sedimentos. As amostras foram coletadas em 12 estações ao longo do estirâncio e com intervalos de aproximadamente 1 km entre elas, sendo em algumas coletadas amostras nos leitos com maior concentração de minerais pesados, em diferentes profundidades, totalizando 19 amostras. Foi utilizado um cintilômetro portátil para análise radiométrica in situ dos sedimentos (contagem total em cps). As amostras foram bateadas no campo, e os concentrados de minerais pesados tiveram identificação mineral com auxílio de lupa binocular em laboratório. Posteriormente, grãos minerais representativos dos encontrados foram selecionados para imageamento e análises químicas semi-quantitativas pontuais no MEV-WDS. Em todas as praias estudadas, a associação mineral é composta basicamente por ilmenita, cianita, zircão, turmalina, epidoto, rutilo, porém outras espécies minerais foram encontradas em concentrações menores que 5%, sendo estes minerais: estaurolita, granada, sillimanita, espodumênio e xenotímio. Sugere-se, então, que estes minerais pesados podem ser provenientes dos terrenos cristalinos pré-cambrianos (e.g. zircão, rutilo, ilmenita e xenotímio, de rochas ígneas; cianita, estaurolita, granada e sillimanita, de rochas metamórficas), ou dos sedimentos continentais da Formação Barreiras (foi encontrada diversidade mineral similar em amostra de rocha analisada dessa formação em falésia da praia de Ponta de Pedras). Os valores da radioatividade natural medida in situ variaram de 0 a 350 cps. Seus valores crescem à medida que se afasta do estuário e se aproxima da Praia de Ponta de Pedras, local onde foi registrada a maior concentração de minerais pesados das praias estudadas. Podese dizer que alguns dos minerais investigados, como o zircão e o xenotímio, são os mais prováveis responsáveis pela radioatividade natural, já que esses apresentaram elementos químicos radioativos como U e Th em sua composição química. Palavras chaves: Minerais pesados; Sedimentos praiais; Radioatividade natural; Litoral norte de Pernambuco.

8 ABSTRACT The study area covers the beaches located to the south (Ponta of Pedras, State of Pernambuco) and north (Acaú, State of Paraíba from) the mouth of the Goiana river. The study aimed to characterize the heavy minerals present in the sediment beach, as well as evaluating the environmental risk promoted by natural radioactivity of these sediments. Samples were collected at 12 sampling stations along the strip at intervals of approximately 1 km between them, and in some samples collected in the beds at different depths, totaling 19 samples. We used a portable cintilometer for radiometric analysis in situ of the sediments (total count in cps). Samples were concentrates in the field, and the heavy mineral concentrates were identificated with the aid of a binocular lens. Subsequently, mineral grains representative of those found were selected for imaging and semi-quantitative pontual chemical analysis in SEM-WDS. In all beaches studied, the mineral assemblage is composed mainly of ilmenite, kyanite, zircon, tourmaline, epidote, rutile, but other mineral species were found at concentrations less than 5%, such as: staurolite, garnet, sillimanite, spodumene and xenotime. It is suggested, therefore, that these heavy minerals can be derived from the Precambrian (eg. zircon, rutile, ilmenite and xenotímio, from igneous rocks of the; kyanite, staurolite, garnet and sillimanite, metamorphic rocks), or continental sediments of the Formation Barreiras (found similar mineral diversity in a rock sample from this unit). The values of natural radioactivity measured in situ ranged from cps. Their values grow as move away from the estuary and the beach Ponta of Pedras, where there was recorded the greater concentration of heavy minerals from the beaches studied. It can be said that some of the minerals investigated as zircon and xenotime are most likely responsible for natural radioactivity, as these showed radioactive chemical elements such as U and Th in their composition. Keywords: Heavy minerals beach; Sediment praiais; Natural radioactivity; Northern coast of Pernambuco.

9 1 SUMÁRIO AGRADECIMENTOS...IV RESUMO...V ABSTRACT...VI SUMÁRIO...1 LISTA DE FIGURAS...3 LISTA DE TABELAS...7 CAPÍTULO I INTRODUÇÃO Localização Objetivos...10 CAPÍTULO 2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA ÁREA DE ESTUDO Geomorfologia Hidrografia Clima Vegetação Solos Impactos Ambientais de Recursos Hídricos na Bacia de Drenagem do Rio Goiana...14 CAPÍTULO 3 CONTEXTO GEOLÓGICO DA ÁREA ESTUDADA Formação Beberibe/Itamaracá Formação Gramame Formação Barreiras Terraços Marinhos Pleistocênicos e Holocênicos...17

10 Depósitos Litorâneos de Praias Depósitos Aluvionares Depósitos de Mangue...18 CAPÍTULO 4 REVISÃO DA LITERATURA SOBRE MINERAIS PESADOS E RADIOATIVIDADE NATURAL Caracterização dos Minerais Pesados Dinâmica e Transporte Sedimentares Estabilidade Física e Química dos Minerais Pesados Radioatividade Natural...26 CAPÍTULO 5 MATERIAIS E MÉTODOS Trabalhos em Campo Trabalhos em Laboratório...29 CAPÍTULO 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aspectos Sedimentológicos e Análise Radiométrica Praia de Acaú Praia de Carne de Vaca Praia de Ponta de Pedras Comparação dos Resultados Estudo das Associações dos Minerais Pesados Associação Ígnea Associação Metamórfica Índice de Maturidade Mineralógica, ZTR...62 CONCLUSÕES...64 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...66 ANEXO...72

11 3 LISTA DE FIGURAS Figura 01. Localização da área no estuário do Rio Goiana (adaptado de Garlipp et al., 2010)...10 Figura 02. Mapa geológico da área de estudo. Adaptado de Souza (1999)...16 Figura 03. Modelo de deposição de minerais pesados em praias. Adaptado (Cascalho & Taborda, 2006)...24 Figura 04. Bateia utilizada para pré-concentração in situ de minerais pesados (A); cintilômetro utilizado nas análises radiométricas (B) nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...28 Figura 05. Mapa da localização da área de estudo e distribuição das estações de coleta de amostras de sedimentos praias...30 Figura 06. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados na Praia de Acaú. As setas indicam as concentrações dos minerais pesados nas trincheiras. Amostras 3AC-a e 4AC-a retiradas na superfície próximas ao estuário, sendo a última localizada próximo ao material escuro, constituído de matéria orgânica...32 Figura 07. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Carne de Vaca. As setas indicam dois níveis localizados no ponto 5CV e um nível localizado no ponto 6CV. Nota-se em sua base, no ponto 5CV, uma concentração de matéria orgânica...33 Figura 08. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Ponta de Pedras. As setas indicam os níveis de pesados localizados em cada estação de amostragem. O nível 7PP-c foi apenas medida a radioatividade já que esse se mostrou pouco preservado, sendo constantemente alterado pela dinâmica local. O ponto 8PP apresentou ausência de minerais pesados, apenas níveis de halimeda (algas)...34 Figura 09. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Ponta de Pedras. As setas indicam os níveis de pesados localizados em cada estação de amostragem. Os pontos 10PP, 11PP e 12PP apresentaram maiores concentrações de minerais pesados. O ponto 11PP apresentou o maior índice de radioatividade...35 Figura 10. Distribuição dos valores de radiação total (em cps) em todas as estações de amostragens nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...37 Figura 11. Mapa indicando os índices de radiação para cada estação ao longo das Praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Os índices relativamente mais

12 4 altos de radioatividade são encontrados nos pontos mais escuros como o 7PP e 11PP nas praias de Ponta de Pedras. Os índices vão diminuindo em direção as praias de Carne de Vaca e Acaú de sul para norte. Detalhe das setas que indicam direção da corrente erosiva de maior intensidade em Ponta de Pedras...38 Figura 12. Gráfico das proporções de Ilmenita (%) encontrada nas amostras das praias de (AC) Acaú, (CV) Carne de Vaca e (PP) Ponta de Pedras Figura 13. Imagens do MEV de Ilmenita. (a) cor preta (Amostra; 7PP-a foi detectado traços de Mn por MEV-WDS). Detalhe da Ilmenita (b) superfície apresentando fratura. (c) Zircão de coloração rosa em cristal com 24 faces; (d) Detalhe das arestas (Amostra 7PP-a; foi detectado traços de Th por MEV-WDS); (e) de coloração creme; (f) Detalhe do zircão com feições de dissolução química e desgaste físico (Amostra 11PP-b)...43 Figura 14. Minerais em grãos de Ilmenita da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Zircão rosa transparente da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (B)...44 Figura 15. Minerais em grãos de Zircão da estação de 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Zircão rosa transparente com 24 arestas da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (B)...45 Figura 16. Gráfico das proporções de Zircão (%) encontrado nas amostras das praias de (AC) Acaú, (CV) Carne de Vaca e (PP) Ponta...46 Figura 17. Gráfico das proporções de Rutilo (%) encontrado nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...47 Figura 18. Imagens do MEV de Rutilo. (a) de coloração vermelho escuro a preto apresentado germinação em cotovelo (Amostra 11PP-a). (b) Rutilo de coloração vermelho (Amostra 7PP-a; foi detectado traços de Y e Fe por MEV-WDS). Espodumênio. (c) de coloração esbranquiçada (Amostra 11PP-b). Detalhe do Espodumênio. (d) apresentando clivagem em duas direções a 90º...47 Figura 19. Mineral em grãos de Rutilo da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Rutilo com geminação em cotovelo da estação de coleta 11PP-a das praias de Ponta de Pedras (B)...48 Figura 20. Gráfico das proporções de Espodumênio (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...49 Figura 21. Minerais em grãos de Espodumênio da estação de coleta 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (A). Mineral em grão de Xenotímio da estação de coleta 11PP-a da praia de Ponta de Pedras(B)...50

13 5 Figura 22. Gráfico das proporções de Xenotímio (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...51 Figura 23. Imagens do MEV de Xenotímio. (a) coloração creme esverdeado (Amostras 11PP-b). (b) Detalhe apresentando aspecto de dissolução. Xenotímio (c) de coloração creme; (d) Detalhe de umas das arestas (Amostra 11PP-a; detectado U, Th, Ce, por MEV-WDS; não detectado Y, por prováveis problemas analíticos, detectores sem pressão de gás suficiente no dia)...51 Figura 24. Gráfico das proporções de Cianita (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...52 Figura 25. Minerais em Grãos de Cianita azul da estação de coleta 6CV nas praias de Carne de Vaca (A). Minerais em Grãos de Cianita azul contendo inclusões da estação de coleta 4AC das praias de Acaú(B)...53 Figura 26. Minerais em Grãos de Cianita Cinza da estação de coleta 5CV das praias de Carne de Vaca (A). Minerais em grãos de Turmalina da estação de coleta 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (B)...54 Figura 27. Imagens do MEV de Cianita (a) de coloração azulada (Amostra 6CV). Cianita (b) de coloração cinza (Amostra 5CV). (c) Epidoto de coloração esverdeado (Amostra 12PP-a). Detalhe do epidoto (d) com presença de fraturas conchoidais...55 Figura 28. Gráfico das proporções (%) de Turmalina encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...55 Figura 29. Gráfico das proporções de Epidoto (%) encontrado nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Pontas de Pedra...56 Figura 30. Minerais em Grãos de Epidoto da estação de coleta 12PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Mineral em Grão de Estaurolita da estação de coleta 11PPa das praias de Ponta de Pedras (B)...57 Figura 31. Gráfico das proporções de estaurolita (%) encontradas nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Pontas de Pedra...58 Figura 32. Imagens do MEV de Estaurolita. (a) de coloração castanha (Amostra 11PP-a foi detectado Ti por MEV-WDS). (b) Detalhe da estaurolita com fratura conchoidal. (c) Sillimanita de coloração creme, com estrias (Amostra; 3AC-b). Granada (d) coloração averrmelhada (Amostra; 11PP-04b detectado Mg por MEV- WDS...59 Figura 33. Gráfico das proporções de Sillimanita (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...59

14 6 Figura 34. Minerais em grãos de Sillimanita da estação 3AC-b das praias de Acaú (A). Minerais em grãos de Granada da estação 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (B)...60 Figura 35. Gráfico das proporções de Granada (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...61 Figura 36. Índice de maturidade mineralógica, ZTR (zircão + turmalina + rutilo) das amostras analisadas (%). Das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...62 Figura 37. Mapa referente aos maiores valores de ZTR nas estações de amostragem. As concentrações maiores são localizadas ao sul do estuário do rio Goiana...63

15 7 LISTA DE TABELAS Tabela 01 - Tabela de Minerais Pesados típicos para certos tipos de rochas, (Mabesoone,1931)...20 Tabela 02 - Tabela litotipos versus associações minerais, Pereira (2005)...20 Tabela 03 - Ordem de estabilidade dos minerais pesados. Adaptado (Pettijohn et al. 1973)...25 Tabela 04 Medida da radioatividade em (cps) nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...36 Tabela 05 - Abundância dos minerais pesados encontrados nas amostras de sedimentos praiais de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Dados em % (estimativa visual)...40 Tabela 06 - Associações (origem) e características físicas e químicas dos minerais pesados das amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras...41

16 8 CAPÍTULO I INTRODUÇÃO O estuário do rio Goiana forma um sistema, como citado pela (CPRH, 1993) que, corresponde a uma das maiores formações de manguezais do litoral pernambucano, desempenhando um papel fundamental na produtividade do ecossistema, servindo de viveiro natural para inúmeras espécies de invertebrados aquáticos. A área estuarina compõe-se de uma trama de rios, lagoas, pequenos canais, ilhas, ilhotas e áreas alagadas recobertas por manguezal. Nela vivem inúmeras espécies de moluscos, crustáceos e peixes, incluindo-se, nessa fauna, o peixe-boi, animal em extinção (CPRH, 2004). A coleta e a pesca estuarina asseguram o sustento de grande parte da população dos aglomerados urbanos circunvizinhos, a exemplo de Goiana, Tejucopapo, São Lourenço e Carne de Vaca, assim como das áreas rurais situadas ao norte, ao sul e à montante do citado estuário. Nele, encontra-se em funcionamento o maior empreendimento de carcinicultura do litoral pernambucano o Atlantis Aquacultura, localizado na Ilha de Tiriri que realiza cultivo e beneficiamento de camarão marinho. Banhando áreas urbanas e rurais desprovidas de sistemas de esgotamento sanitário, os tributários da área estuarina em apreço recebem os resíduos domésticos, industriais e da agricultura, produzidos ao longo de suas margens. Dentre os ecossistemas que ocorrem na zona costeira do Estado de Pernambuco, os estuários constituem ambientes de alta produtividade natural e elevada biodiversidade. Essas características têm tornado tais ambientes locais preferencialmente utilizados para o cultivo de camarão marinho e de outras espécies de água salgada, bem como para extrativismo e pesca artesanal, tradicionais fontes de renda e alimento de expressiva parcela das populações urbanas e rurais dos municípios litorâneos. Os estuários são, também, ambientes biogeoquímicos complexos que modificam o fluxo e a composição dos elementos trazidos pelos rios para os oceanos (Sholkovitz & Szymczak, 2000) e desempenham uma importante função de ligação e trocas genéticas entre os ecossistemas terrestres e marinhos, fato que os classificam como ambientes diversificados e de extrema importância para a sustentação da vida no mar. Eles atuam como depósitos efetivos de sedimentos e

17 9 são importantes áreas de deposição de material transportado pelos rios, recebendo, também, sedimentos da região da plataforma interna e de áreas costeiras adjacentes. Nas áreas costeiras a ação das ondas e das correntes sobre os sedimentos praiais provoca a retirada dos minerais menos densos (principalmente o quartzo), concentrando os mais densos, formando os depósitos de minerais pesados, denominados de placeres. A concentração dos minerais pesados ocorre devido à perda de energia da corrente produzida pelos agentes de transporte como o rio, mar e vento que tendem a se concentrar nessas regiões costeiras e entre estes minerais ocorrem naturalmente alguns que são radioativos, como a monazita, o zircão e o xenotímio, isto por que contêm elementos químicos radioativos U, Th em sua composição química, e, portanto apresentam anomalias de radioatividade natural no ambiente segundo Meijer et al. (1998). Tendo por base que as concentrações de minerais pesados estão associadas a regimes hidrodinâmicos especiais e que estas concentrações estão distribuídas ao longo das praias de forma organizada, é possível então verificar e comparar as áreas de maior índice de radioatividade e as associações de minerais pesados responsáveis pela radiação natural. Esses minerais tendem a se concentrar em área de erosão de praia, o que segundo Vassa et al. (2006), representa a formação de areia radioativa, já que esses possuem elementos químicos radioativos como Th e U. Os minerais pesados vêm sendo usados também como elementos chave para identificação da natureza da rocha fonte, visto que os mesmos ocorrem usualmente como acessórios nas rochas, e o tipo de mineral chega a ser indicador do tipo de rocha. Além disso, a deposição e distribuição destes minerais na área de sedimentação podem ser utilizadas como indicativos das direções das correntes preferenciais do transporte sedimentar. A análise e comparação das variações composicionais de uma ou mais espécies minerais dos sedimentos e de suas potenciais rochas fontes podem constituir ainda importante auxílio na avaliação das porções recicladas, na distinção dos corpos de areia e formações geológicas, na estimativa do grau de mistura de diferentes fontes, e mesmo na identificação do aporte de sedimentos recentes (Morton, 1991).

18 Localização A área estudada abrange as praias situadas ao sul (Carne de Vaca e Ponta de Pedras - PE) e ao norte (Acaú - PB) da desembocadura do Rio Goiana (Figura 0 1). O sistema estuarino está situado no extremo norte do Estado de Pernambuco, limite com a Paraíba e entre os e paralelos 7º 32 e 7º 35 latitude sul e os meridianos 34º 50 e 34º 58 longitude oeste. É formado pelos rios Goiana e Megaó, localizados inteiramente nele. As margens desses rios delimitam a ilha Tiriri, localizada centralmente. Figura 01. Localização da área no estuário do Rio Goiana (adaptado de Garlipp et al., 2010) Objetivos O objetivo geral deste estudo é caracterizar os minerais pesados que se acumulam nos sedimentos praiais da área estuarina, bem como avaliar a radioatividade natural que potencialmente alguns desses minerais possuem. Dentre os objetivos específicos, destacam-se: - Identificar os minerais pesados nos sedimentos de praias da área estudada; - Medir a radioatividade natural dos concentrados de minerais pesados dos sedimentos; - Identificar possíveis áreas fontes desses minerais pesados.

19 11 CAPÍTULO 2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA ÁREA DE ESTUDO Geomorfologia Os compartimentos geomorfológicos encontrados na região são os tabuleiros representados pelos sedimentos da Formação Barreiras e a planície costeira. A geomorfologia da porção norte da Região Metropolitana do Recife, segundo a classificação dos Domínios Morfoclimáticos Brasileiros de Ab Saber (1970), está inserida no domínio dos mares de morros, descrito como áreas mamelonares tropicais atlânticas florestadas, desenvolvidos em terrenos cristalinos. Na divisão do relevo brasileiro, apresentada por Ross (1985), a referida região é classificada como planícies e tabuleiros litorâneos. As planícies litorâneas ocorrem em uma faixa estreita ao longo do litoral, formando praias arenosas que se alargam em alguns trechos, onde fazem contato com falésias da Formação Barreiras. Em outros trechos penetram para o interior, seguindo os baixos cursos dos rios, formando estuários afogados nas desembocaduras fluviais, onde se encontram planícies formadas por um material argiloso, depositados sob a influência das condições ambientais variáveis, os manguezais. As regiões dos tabuleiros costeiros apresentam interflúvios planos, geralmente entalhados por canais de margens abruptas. Localmente estão dissecados em forma de colinas convexas de topos concordantes, formando uma topografia ondulada. Os topos tabulares em geral coincidem com as rochas da Formação Barreiras, enquanto que as vertentes de dissecação se desenvolvem através desses sedimentos atingindo as rochas do embasamento cristalino (Mabesoone & Castro,1975). O planalto rebaixado litorâneo apresenta-se intensamente dissecado e localizado no sopé oriental do Planalto da Borborema. Nomeada por Mabesoone & Castro (1975) de superfície de chãs, comportam a mesma litologia do Planalto da Borborema, ou seja, rochas pré-cambrianas graníticas e migmatíticas, ocorrendo também coberturas Plio-Pleistocênica (Formação Barreiras), que aparecem apenas coroando os topos das colinas e do Neógeno inconsolidado (planícies aluviais). Sua

20 12 origem deve-se provavelmente à flexura que teria provocado o soerguimento do núcleo da Borborema e consequêntemente o seu rebaixamento Hidrografia A bacia de drenagem do rio Goiana apresenta forma losangular. É composta por vinte e dois municípios e dezenove sedes municipais. Limita-se ao norte e a oeste com o Estado da Paraíba; a leste com o oceano Atlântico e ao sul com a bacia hidrográfica do rio Capibaribe (Condepe, 1980). A bacia do rio Goiana constitui o maior conjunto de sub-bacias hidrográficas, representando quase a metade da área total. Esta unidade está subdividida em seis sub-bacias hidrográficas: Boqueirão, Cruanji, Ferreiras, Goiana, Sirigi, Tiuma. Estas sub-bacias apresentam predomínio de rochas do embasamento cristalino. A sub-bacia do rio Goiana, principal deste conjunto de sub-bacias, apresenta variação brusca de padrões ao longo de sua extensão. Em seu alto e baixo curso, ocorrem padrões subtreliça, porém, estes são rapidamente substituídos por padrões subdendrítico e treliça na porção intermediária da sub-bacia. Além disso, anomalias locais configuradas por inflexões em 90 registram mudanças bruscas de direcionamento, principalmente de norte para leste, no alto curso do rio Goiana. A drenagem existente nesta área constitui uma rede hidrográfica cataclinal ou consequente e, predominantemente exorrêica (FIDEM, 1987). Os dois maiores rios aí existentes são o Goiana e São Lourenço encaixadas a bordas de falha. Estes cursos d água são, em geral, perenes no seu baixo curso, em virtude do clima úmido que predomina na faixa litorânea. Sua declividade, segundo CPRH (1989), é de 0 2 % sendo essa diferenciação de nível nula. A linha de costa é irregular e as praias são côncavas no sentido leste. O Goiana tem sua origem após o encontro dos rios Capibaribe Mirim com o Tracunhaém, a quatro quilômetros à jusante da cidade de Goiana e possui 17,5 km de extensão desde as imediações da cidade até a sua foz. (FIDEM, 1987).

21 Clima O clima no trecho inferior da bacia do rio Goiana localizada na zona da Mata e incluída a faixa litorânea é quente úmido As na classificação de Köppen (Andrade e Lins, 1971). A temperatura média é de 25º C, oscilando entre 23º C, em julho e agosto, e 26º C, nos meses de janeiro e fevereiro. O índice de aridez em torno de 64 e a evapotranspiração corresponde a ml aproximadamente, isto é, 56% da pluviometria. O suprimento hídrico está na dependência de duas massas de ar: a convergência intertropical e a frente polar atlântica. O período chuvoso compreendido entre março e agosto é caracterizado por elevadas taxas pluviométricas, variando entre e milímetros anuais em quase toda extensão do rio podendo ocorrer precipitações superiores no litoral leste e sul, e inferiores no extremo oeste. Kousky (1979) o máximo de chuva nesse litoral está ligado à maior atividade da circulação da brisa marítima e a ação das frentes frias ou aos seus remanescentes, que se propagam ao longo da costa nordestina, além de está associada à máxima convergência dos ventos alísios com a brisa terrestre a qual deve ser mais forte durante as estações de outono e inverno Vegetação A vegetação da área é caracterizada pelo seu aspecto perenifólio, composta pela vegetação litorânea e pela Mata Atlântica, sendo essa vegetação praticamente substituída pela monocultura canavieira, restando apenas pequenas manchas sobre a Formação Barreiras (SUDENE, 1978). Em algumas porções mais restritas, no município de Goiana, observa-se a presença de vegetação de cerrado nas áreas de tabuleiros. A vegetação litorânea divide-se em vegetação praieira composta por herbáceas e palmáceas e por manguezais. Os manguezais são formações vegetais localizada em pequenas enseadas, locais protegidos por ação das ondas e redução da velocidade das correntes que favorecem a aceleração da precipitação dos sedimentos em suspensão no meio líquido, ocorrem em áreas sujeitas à ação de marés, havendo neles uma lama negra como substrato (Rizzini, 1997). Estes são caracterizados por biomas de interface e compostos pelas misturas de águas de drenagem continentais e oceânicas. A palavra mangue é utilizada para descrever

22 14 um grupo de plantas adaptadas para colonizar solos saturados com água, anaeróbicos e salinos. A vegetação é constituída por árvores e arbustos que crescem ao longo de estuários, canais de maré e costas protegidas. Sob o ponto de vista fitogeográfico, estão inseridos num complexo denominado Domínio Tropical Atlântico (Ab Saber, 1990) Solos Quanto ao aspecto pedológico o clima proporciona a existência de um regolito bastante espesso. Nas regiões próximas da praia e restinga, na área litorânea, encontram-se areias quartzosas marinhas (utilizadas como área de pastagem e mais recentemente para ocupação urbana loteamentos), podzóis hidromórficos, além de manguezais (tendo melhor uso para a preservação da fauna e flora), já que são ricos em espécies próprias. Nas rochas sedimentares, predominam aquelas arenoargilosas da Formação Barreiras, de idade Plio-Pleistocênica, (Condepe, 2005). Observa-se ainda, recobrindo todo o pacote de rochas sedimentares, os aluviões recentes areno-argilosas do rio Goiana Impactos Ambientais de Recursos Hídricos na Bacia de Drenagem Do Rio Goiana Os principais impactos ambientais que afetam os recursos hídricos da bacia do rio Goiana são: descarga de efluentes domésticos; retirada de areia do leito de vários rios da bacia; construção de edificações (residências, entre outras), próximas aos cursos d água e nas áreas de proteção dos barramentos (nas margens a montante); poluição atmosférica produzida pela emissão de fuligem decorrente da queima do bagaço de cana-de-açúcar nas caldeiras das usinas de plantio de canade-açúcar e outras culturas às margens dos rios; lançamento de efluentes oriundos de matadouros públicos e matadouros clandestinos localizados às margens dos rios em vários municípios; captação desordenada das águas; uso de agrotóxicos nos plantios de cana-de-açúcar localizados às margens; desmatamento das áreas de nascentes e das matas ciliares; presença de lixões nas proximidades de cursos d água e lançamento de lixo doméstico, pela população, diretamente na calha dos rios e riacho (Condepe, 2005).

23 15 CAPÍTULO 3 CONTEXTO GEOLÓGICO DA ÁREA ESTUDADA A área de estudo está localizada na Bacia Paraíba e na Sub-bacia Olinda. Sua sequência sedimentar formada pelos arenitos da Formação Beberibe/Itamaracá, pelos calcarenitos fossilíferos da Formação Gramame, por sedimentos arenoargilosos da Formação Barreiras e por sedimentos quaternários que ocupam a planície costeira (Mabeosoone e Alheiros, 1988) (Figura 02) Formação Beberibe/Itamaracá A sedimentação iniciou-se no Coniaciano-Santoniano (88,6 A 83,5 Ma), com a porção mais carbonática. O Campaniano (83,5 A 70,6 Ma) e início do Maastrichtiano (70,6 A 65,5 Ma). Lima Filho et al. (2006) Trata-se de uma sequência essencialmente arenosa, com uma espessura média de 200 m, em geral sem fósseis, constituídas de arenitos friáveis, cinzentos a creme, mal selecionados, com componente argiloso. Na base da sequência podem ocorrer leitos conglomeráticos e intercalações de níveis argilosos, enquanto que, no topo, predominam os arenitos médios a finos, nos quais se intercalam camadas siltico-argilosas com restos fossilíferos (Mabesoone e Alheiros, 1991) Formação Gramame Compreende um pacote sedimentar com até 55 m de espessura formado por calcários argilosos cinzentos de fáceis marinha plena, com intercalações finas de argila, geralmente bioturbadas, e camadas de margas e argilitos mais puros. A formação Gramame pode ser dividida em três fácies, sendo uma fácies basal, formada por calcarenitos e calcários arenosos, muito fossilífera, que se interdigita com uma fáceis média formada por fosforitos, são recoberta no topo, por calcários biomicríticos argilosos, com uma fáceis supramesolitoral, uma fosfática e uma marinha plena. As fáceis basais são caracterizadas tanto por calcarenitos, como por calcários dolomíticos arenosos, de coloração creme, biomicríticos com presença de fósseis (Mabesoone e Alheiros,1991).

24 Figura 02. Mapa geológico da área de estudo. Adaptado de Souza (1999) 16

25 Formação Barreiras É representada pelos depósitos de origem continental de idade Plio- Pleistocênica (5,3 A 0,01 Ma) que apresentam fácies fluviais e de leques aluviais composta por depósitos com granulação variada (cascalhos e areias grossas a finas) de composição feldspática e coloração creme amarelada, com intercalações de microclastos de argila/silte. Estes depósitos representam o domínio de uma fase mais úmida sobre a faixa costeira e continental. Mabesoone e Alheiros (1988) descrevem o material da Formação Barreiras como constituído por uma sequência sedimentar onde predominam arenitos siltíco-argilosos, com estratificação oblíqua e leitos horizontais, notando-se, também, a presença de intercalações de níveis de argila e leitos conglomeráticos. Essa formação sobrepõe-se discordantemente tanto sobre rochas cristalinas pré-cambrianas, como sobre rochas cretáceas Terraços Marinhos Pleistocênicos e Holocênicos Essa unidade ocupa uma faixa alongada, de largura variável, na região litorânea, paralelamente à linha de costa. São constituídos por areias quartzosas de cores claras e de granulometria média a grossa, com grãos arredondados a subarredondados, além de fragmentos de conchas. Esses terraços têm altitudes de 1 a 5m, acima da preamar atual (CPRH, 1997). Na porção interna da planície costeira são denominados de Terraços Marinhos Pleistocênicos e na porção externa de Terraços Marinhos Holocênicos ( anos ao recente), estando sua origem associada às oscilações do nível do mar ocorridas durante o período Quaternário. Os terraços holocênicos podem ser encontrados em contato direto com o sopé das falésias esculpidas nos sedimentos da Formação Barreiras. Ao contrário do que acontece nos depósitos pleistocênicos, os depósitos holocênicos contêm muitas vezes conchas de moluscos marinhos e, raramente, são impregnados por ácidos húmicos. Além da presença de conchas de moluscos marinhos, a origem marinha destes depósitos é também atestada pela existência de tubos fósseis de Callichirus. Há predominância de areias quartzosas, com teores variados de grãos biodetríticos. Pode-se observar nos mesmos estratificações cruzadas planar e acanalada.

26 Depósitos Litorâneos de Praias Estes depósitos ocorrem diretamente na linha de costa, apresenta-se como uma faixa estreita. Essa unidade inclui areias inconsolidadas e bem selecionadas, de zona de praia, estendendo-se por toda a faixa litorânea (CPRH, 1997) Depósitos Aluvionares São depósitos inconsolidados, encontrados às margens dos rios e riachos e formados por areias quartzosas, de granulação variada, com intercalações de camadas argilo-sílticas e de matéria orgânica (CPRH, 1997) Depósitos de Mangue O substrato sobre o qual o mangue se encontra instalado é predominantemente constituído de materiais argilo-siltosos ricos em matéria orgânica. Os manguezais são bem desenvolvidos nas planícies costeiras e nas partes inferiores dos grandes vales escavados na Formação Barreiras. De coloração cinza escura, com muita matéria orgânica e bioclastos, drenados por água salobra. Os manguezais participam de uma unidade geomorfológica singular, na qual o relevo plano facilita a deposição dos sedimentos de limo e argila, que entram na composição do substrato em estuários e são sujeitos à influência da mistura dos sistemas líquidos água doce/água salgada e pelas condições anaeróbicas. (Fernandes, 2006)

27 19 CAPÍTULO 4 REVISÃO DA LITERATURA SOBRE MINERAIS PESADOS E RADIOATIVIDADE NATURAL Caracterização dos Minerais Pesados Os minerais pesados são assim denominados em razão de sua maior densidade em relação aos demais minerais, seus pesos específicos são maiores que 2,85 g/cm³ e formam, em geral, constituintes menores ou minerais acessórios das rochas. Esses minerais tendem a se acumular nos placeres (placers). Os placeres são compostos por minerais pesados (pesados) com densidade específica entre 6,8 e 21g/cm³, por minerais pesados (leves) gravidade específica entre 4,2 e 5,3g/cm³, e por gemas densidade específica entre 2,9 e 4,1g/cm³ (Emerye Noakes,1968). Os pesados (pesados) são transportados apenas por curtas distâncias (15 à 20 km) e englobam principalmente o ouro, a platina e a cassiterita. Os pesados (leves) chegam mais comumente às zonas costeiras, concentrando-se em ambientes de deposição de alta energia. Eles compreendem principalmente a ilmenita, o rutilo, o zircão, a monazita e a magnetita. Entre as gemas destaca-se o diamante, que se concentra principalmente em aluviões, mas também em praias e na plataforma continental (Emerye Noakes,1968). Os minerais pesados são ainda reconhecidos em dois grupos: os opacos e os transparentes (Dias, 2004). Os opacos são principalmente óxidos e sulfetos, que normalmente se integram na classe correspondente aos minérios enquanto que os transparentes consistem predominantemente de silicatos. Oriundos de rochas ígneas, metamórficas ou sedimentares, a maior parte dos minerais pesados ocorrem em paragêneses específicas que fornece importantes informações sobre tipos de rochas-fonte (Tabela 01), (Morton & Hallswort, 1994).

28 20 Tabela 01 - Tabela de minerais pesados típicos para certos tipos de rocha, (Mabesoone, 1983). Rochas Ígneas Ácidas Rochas Ígneas Básicas Pegmatitos Sedimentos Retrabalhados Rochas Metamórficas Apatita Anatásio Casseterita Glauconita Anadalusita Biotita Augita Fluorita Óxidos de ferro Granada Hornoblenda Broquita Topázio Rutilo Hornblenda Alcalina Monazita Cromita Turmalina Turmalina Hornblenda verde Muscovita Hiperstênio Zircão Cianita (arredondado) Titanita Ilmenita Silimanita Zircão Leucoxênio Estaurolita Olivina Rutilo Além da associação dos tipos de rochas, os minerais pesados permitem reconhecer determinados tipos de depósitos minerais (Tabela 02), ou inferir a existência de alguns tipos rochosos bastante característicos. Alguns deles podem contribuir para interpretações sobre a proximidade da área fonte (Pereira et. al, 2005). Tabela 02 - Tabela litotipos versus associações minerais (Pereira, 2005). Rocha Associação Xistos e gnaisses Mármore Rochas metabásicas (fácies xisto verde) Rocha calciossilicática Anfibolitos Exalitos Ilmenita, almandina, sillimanita, cianita, estaurolita Diopsídio, espinélio Actinolita, epidoto, hornblenda, clorita, granada Diopsídio, tremolita-actinolita, granada, scheelita Hornblenda, Ilmenita Quartzo-dravita, quartzo-espessartita, quartzo-gahnita

29 21 Os minerais pesados, de modo geral, tendem a concentrar-se no ciclo sedimentar, em razão de algumas espécies serem muito resistentes aos processos de intemperismo e diagênese (Morton, 1984; Weltje & Von Eynatten, 2004). Razão pela qual esses minerais vêm sendo usados como elementos chave para identificação da natureza da área-fonte. Sua deposição e distribuição na área de sedimentação podem ser utilizadas como indicativos das direções das correntes preferenciais do transporte sedimentar. As concentrações de minerais pesados também indicam processos de transporte seletivo, conhecidos por serem dependentes do tamanho do grão e densidade. (Meijer et al. 1998). Nas regiões costeiras e plataformas continentais, os depósitos de minerais pesados têm sua gênese associada aos fenômenos de erosão, transporte e deposição de sedimentos. Esses depósitos de minerais pesados provenientes de fonte continental, concentrados em ambiente praial marinho podem ocorrer sob duas formas: vales fluviais afogados e como corpos arenosos mais ou menos paralelos as praias atuais ou às mais antigas (Martins et al., 2003). A dinâmica praial redistribui então através da ação de ondas e correntes, os minerais pesados concentrando-os junto ao perfil praial. A sua distribuição permite identificar sentidos preferenciais de transporte sedimentar e, portanto, a dispersão dos sedimentos (Tomazelli, 1978; Mezzadri & Saccani, 1989; Calliari et al., 1990). Em função das modificações do nível marinho, muitas concentrações são também associadas a depósitos fluviais, que recobriam grande parte da plataforma continental, exposta durante fases de nível de mar baixo e que foram posteriormente afogadas, pela transgressão marinha que ocorreu no final do Pleistoceno e início do Holoceno (Martins et al., 2003). Dessa forma, as rochas fontes de tais minerais são geralmente graníticas continentais, de onde são removidos, por processos naturais de intemperismo e transportados para a costa por atividade aluvial e fluvial. A maior parte da cobertura sedimentar das plataformas continentais do mundo é constituída por sedimentos relíquias ou sedimentos retrabalhados, acumulados em situações dinâmicas distintas das atuais. Isto é, grande parte desses depósitos, no que diz respeito a sedimentos detríticos, foi produzida em ambientes distintos do atual, mas retrabalhados em épocas pretéritas. Diferentes concentrações de minerais pesados podem indicar períodos de tempo nos quais os processos sedimentares manifestaram-se com intensidades

30 22 distintas, além da disponibilidade na fonte e intemperismo. Assim em quantidades de energia do ambiente de sedimentação variáveis, constituindo uma excelente ferramenta para a reconstituição de paleoambientes, paleoclimas e paleogeografia (Feo-Codecido, 1956; Allen, 1972; Tomazelli, 1978). A importância do estudo de minerais pesados, portanto, provêm da sua aplicabilidade nos estudos e na interpretação dos resultados em vários aspectos relacionados à Sedimentologia, Estratigrafia, Análise Ambiental e Geologia Econômica Dinâmica e Transporte Sedimentares Na natureza, a concentração dos minerais pesados ocorre, sobretudo, em virtude da perda de energia da corrente produzida pelo agente de transporte (rio, mar, vento). A erosão e o intemperismo das rochas liberam minerais com características físicas e químicas bastante diferentes, como: densidade, solubilidade em condições atmosféricas, resistência à abrasão. Com isso, os minerais densos, insolúveis e com alta resistência tendem a ser carregados pelas águas ou por correntes e se concentram em locais propícios à acumulação. Essas zonas de acumulação podem ocorrer por diminuição da velocidade da corrente e/ou pela relação hidráulica, sendo dependentes do tamanho original dos grãos minerais na rocha matriz e da natureza do meio de transporte e sedimentação. Os minerais pesados são hidraulicamente equivalentes a grãos de minerais leves de tamanho maior. Em consequência disso, a suíte de minerais pesados pode variar composicionalmente quando varia o tamanho dos grãos das classes granulométricas analisadas. Os grãos de quartzo associados aos minerais pesados durante o transporte aquoso possuem diâmetros de 0,5 a 1ɸ maiores que estes últimos. Esta associação de grãos de diferentes diâmetros, em decorrência de seus pesos específicos, é conhecida como razão hidráulica. Varia em função das espécies minerais envolvidas (Rubey, 1933). A velocidade de sedimentação não é a única grandeza física a determinar os grãos presentes em um depósito sedimentar. Na prática, os diferentes grãos minerais que constituem o mesmo depósito não têm, de fato, velocidades de sedimentação iguais. Em função disso, deve-se considerar a possibilidade de explicar a equivalência entre comportamentos de diferentes grãos sem ser com base exclusiva na velocidade de sedimentação. É necessário então, além desta,

31 23 considerar a velocidade de tração. Apesar dos minerais pesados possuírem densidades elevadas quando comparadas às do quartzo e feldspatos, eles também podem ser transportados em suspensão. Quando estes minerais encontram-se na coluna da água a forma pode contribuir, como por exemplo, a forma prismática alongada que oferece maior superfície de contato com a água, reduzindo a velocidade de deposição (Vanz, 1996). Quanto mais tempo esses minerais permanecem em suspensão, maior será o tempo em que os grãos são transportados. O fator forma influencia na velocidade de sedimentação, que apresenta decréscimo importante quando se trata de grãos mais tabulares. A composição dos sedimentos trazidos à costa e redistribuída na direção da deriva litorânea é resultante do transporte sedimentar transversal à linha de costa. A areia mais grossa e o cascalho, geralmente ficam retidos em estuários ou lagunas ou são depositados em praias próximas, enquanto que os sedimentos mais finos são levados deriva abaixo. Os minerais pesados acompanham esse padrão (Addad, 2001). Os processos seletivos como ondas e correntes selecionam os minerais pesados de acordo com seu tamanho, densidade e forma, tanto paralela como transversalmente a linha de costa.( Komar & Wang,1984). Áreas erodidas é o caso de Ponta de Pedras estão associadas a sedimentos mais ricos em seu conteúdo total de minerais pesados. Como resultado será formado um depósito residual constituído por sedimentos quartzosos de maior tamanho e minerais pesados de maior densidade. Grande parte desse sedimento chega à praia durante episódios de fluxo fluvial maior, imediatamente após chuvas torrenciais isoladas ou durante estações úmidas. Essa variação volumétrica, granulométrica composicional fica registrada em novos cordões litorâneos ou com níveis diferenciados, observados nas escarpas de praia e em trincheiras. Um modelo empírico de deposição de minerais pesados em praias, associado à variação no regime de ondas formulado por Cascalho & Taborda (2006) pode explicar melhor essa deposição. Segundo esse modelo, a fase inicial representa uma praia com areias claras e escuras (Figura 03A). Durante um período de erosão do depósito, promovido pela significativa ação do refluxo das ondas, há transporte sedimentar da porção subárea da praia para a porção subaquosa (Figura 03B). Após o máximo estágio de remoção de areias, o perfil começa a recuperar seu estoque sedimentar, também pela ação do refluxo das ondas, fase em que a praia apresenta, em sua porção superficial, uma maior concentração de minerais pesados,

32 24 com grande selecionamento dos grãos (Figura 03C). Com a diminuição da energia de onda, a praia continua a recuperar seu estoque de sedimentos, formada por grãos de diferentes composições (Figura 03D). Em geral, a erosão da praia é decorrente do aumento de energia das ondas, que por sua vez é gerada pelo aumento da velocidade do vento e de sua direção. As ondas fortes tenderão a transportar e concentrar os minerais mais pesados nos pontos em que a erosão marinha for mais intensa. Figura 03. Modelo de deposição de minerais pesados em praias. Adaptado (Cascalho & Taborda, 2006). Os depósitos de minerais pesados podem se formar na margem da plataforma continental e, em determinados casos, com a subsequente elevação do nível marinho, muito desses depósitos podem ter sido soterrados por sedimentos transgressivos (Murton, 2000). A posterior exposição desses depósitos possibilitou seu retrabalhamento pela ação das correntes e das ondas, sendo depositados nas praias como resultado da migração transgressiva da atual linha de costa (Souza, 2004).

33 Estabilidade Física e Química dos Minerais Pesados As concentrações de minerais pesados refletem vários fatores e processos atuantes. Existem aqueles que, apesar de ocorrerem em pequenas quantidades na rocha fonte, tendem a se enriquecer em quantidade relativa ao sedimento pela sua alta resistência como, por exemplo, zircão, turmalina, rutilo (Tabela 03), resultando em concentrações de elevada maturidade mineralógica. Outros podem ser abundantes na fonte, mas devido à sua instabilidade e fragilidade vão sendo decompostos física e quimicamente com maior rapidez, e eliminados na direção do transporte como, por exemplo, os anfibólios, piroxênios e olivinas. Tabela 03 - Ordem de estabilidade dos minerais pesados. Adaptado de Pettijohn et al. (1973). Estabilidade Minerais Muito instáveis Olivina Instáveis Hornblenda Actinolita Augita Diopsido Hiperstênio Andalusita Moderadamente Estáveis Estáveis Ultra-estáveis Epídoto Cianita Granada (rica em ferro) Sillimanita Titanita Zoisita Apatita Granada (pobre em ferro) Estaurolita Monazita Rutilo Zircão Turmalina Anátasio

34 26 Os aspectos ambientais da área fonte de uma determinada região controlam a pré-seleção dos grãos e a sua deposição no ambiente sedimentar. A razão entre a velocidade do intemperismo e da erosão do material intemperizado determina quais minerais são menos resistentes quimicamente, sendo esses seguidamente eliminados. A maioria dos minerais pesados tem baixo grau de resistência em condições de superfície devido a instabilidades químicas e físicas. Quanto mais altas a temperatura e a pressão de formação do mineral, menos estável o mineral será sob condições de intemperismo (Pupin, 1980) Radioatividade Natural Alguns dos principais contribuintes da exposição radioativa natural para o ser humano são os elementos naturais radioativos, conhecidos como isótopos radioativos, presentes em rochas, solos, água, atmosfera e nos organismos vivos, conforme atestado pela UNSCEAR (2000). Eles fazem parte das séries radioativas do Potássio 40 K, Urânio 238 U, 232 Th e de outros elementos. Grande parte dessa radioatividade natural é oriunda de solos e rochas, em cuja constituição encontram-se os radionuclídeos 40 K (meia-vida de 1,27x10 9 anos) e os elementos das séries naturais do 232 Th (meia-vida de 1,4x10 10 anos), 235 U (meia vida de 7,038x10 8 anos) e 238 U(meia-vida de 4,5x10 9 anos) formando uma família de decaimento radioativo. A concentração desses elementos está intimamente correlacionada com a composição mineralógica. A exposição do homem à radiação ocorre por duas formas: a) irradiação externa, devido à emissões gama no processo de decaimento radioativo dos radionuclídeos naturais presentes nos solos, atmosfera, materiais de construção, e radiação cósmica e, b) irradiação interna, devido à ingestão ou inalação de radionuclídeos e seus produtos de decaimento radioativo (Medhat, 2009). O urânio natural compreende três isótopos: 238 U, 235 U e 234 U. Esses isótopos correspondem respectivamente a 99,2743%, 0,72% e 0,0057% da abundância do elemento químico (Osmond & Cowart, 1976). Os isótopos 238 U e 235 U dão origem às series de decaimento do urânio e do actínio, respectivamente, onde seus descendentes apresentam meias-vidas que variam de frações de segundo à milhões de anos. As duas séries de decaimento finalizam no elemento estável chumbo, sendo que o 235 U, após 11 desintegrações (7 do tipo α e 4 do tipo β) origina o 207 Pb,

35 27 e que o 238 U,após 14 desintegrações (8 do tipo α e 6 do tipo β ) origina o 206 Pb. O 234 U é um nuclídeo radiogênico, pertencente à série do 238 U (Ivanovich & Harmon, 1992). O tório também e um elemento instável, sendo o 232 Th o precursor da série natural de decaimento que após 12 desintegrações (7 do tipo α e 5 do tipo β ) origina o 208 Pb. Na mesma série ocorre outro isótopo natural de tório, o 228 Th. A radiação gama causa mais danos, porque tem um efeito maior sobre os materiais biológicos e é neutralizado apenas por blindagem pesada. O segundo tipo mais prejudicial de radiação é de partícula beta, que é absorvida por alguns metros de ar. A menos prejudicial é a alfa que tem um intervalo de 6 polegadas ou menos de ar. O efeito biológico da radiação depende de uma série de fatores, tais quais: a frequência da exposição à radiação, a energia da radiação e a parte do corpo exposta. O ser humano pode receber radiação com frequências diferentes, de uma única vez, fracionada ou ainda acumulada, cada tipo não resultará o mesmo efeito. Observa-se que locais de radioatividade natural em praias têm sido observados no mundo todo. E que altas taxas de U, Th surgem a partir de minerais pesados como Monazita e Zircão. Embora a ligação entre os minerais pesados de U e Th com radiações em praias está bem estabelecida, os processos de concentração de minerais portadores de radioatividade foram menos bem investigados. (Medhat, 2009).

36 28 CAPÍTULO 5 MATERIAIS E METÓDOS Trabalhos de Campo Os trabalhos de campo consistiram na seleção prévia de locais de amostragem, tendo sido estrategicamente escolhidos locais com fácies arenosas localizadas geralmente nas bermas das praias investigadas, indicadas pela presença de vegetação. Estas porções foram consideradas mais propícias à obtenção de quantidades necessárias de minerais pesados, e mais preservados da ação contínua do mar atual. As amostras foram coletadas em duas campanhas nos meses de abril e maio, no estirâncio, ao longo das praias de Acaú ao norte (PB), Carne de Vaca e Ponta de Pedras ao sul (PE). As estações de amostragem foram distribuídas a cada 1km ou 800 m de espaçamento entre elas. Para a coleta foram utilizadas duas peneiras (metálica) de 2,0 mm de abertura, três pás plásticas, duas bateias (metálicas) para a pré-concentração in situ dos minerais pesados (Figura 04), sacos plásticos para armazenamento do material resultante do bateamento, além de etiquetas, lupa de mão e uma trena. Figura 04. Bateia utilizada para pré-concentração in situ de minerais pesados (A); cintilômetro utilizado nas análises radiométricas (B) nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.

37 29 O roteiro dos levantamentos de campo foi planejado com base na pesquisa bibliográfica, análise de mapas de detalhe. As siglas para cada local de amostragem receberam as iniciais das praias próximas correspondentes: AC para (Acaú), CV para (Carne de Vaca) e PP para (Ponta de Pedras), e a numeração seguindo o roteiro de campo percorrido nas duas campanhas realizadas. Os locais selecionados para amostragem de minerais pesados foram 1AC, 2AC, 3AC, 4AC, 5CV, 6CV, 7PP, 8PP, 9PP, 10PP, 11PP, 12PP (Figura 05). Foram realizadas análises radiométricas medindo in situ a atividade gama total (soma da atividade proveniente dos radionuclídeos U, Th e K) nos leitos sedimentares dos sedimentos praiais com maiores concentrações de minerais pesados, através da técnica da Espectometria Gama in situ (Lauria et al., 2003) com o auxílio de um cintilômetro portátil marca SAPHYMO SRAT SPP/2 (Figura 04). No momento da leitura da atividade gama total, teve-se o cuidado de estabelecer a distância de aproximadamente 5 cm do ponto a ser medido, com o braço estendido no momento da operação, seguindo-se os procedimentos padrões sugeridos por Lauria et al. (2003) Trabalhos de laboratório Em laboratório as amostras foram lavadas para retirada do sal e secas em temperatura ambiente. Em todas as amostras foram separados e contados 100 grãos e identificados os minerais pesados com auxílio de lupa binocular e guias de determinação de minerais em grãos, a partir de metodologia por Pereira (2005). A partir dessa identificação, foram selecionados tipos de minerais representativos para observações e imageamento (até vezes) e análises químicas qualitativas pontuais (1-5 micrômetros) no microscópio eletrônico de varredura (MEV), com espectrômetro de comprimento de onda (WDS) acoplado, no Laboratório de Dispositivos e Nanoestruturas (LDN) da UFPE. Foram selecionados grãos para registro fotográfico e contados 100 grãos de minerais pesados onde os resultados foram obtidos sob a forma de frequência de cada mineral, com o número de grãos recalculado para 100% e a abundância do mineral individual expressa em porcentagem.

38 Figura 05. Mapa da localização da área de estudo e distribuição das estações de coleta de amostras de sedimentos praias. 30

39 31 CAPÍTULO 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1- Aspectos Sedimentólogicos e Análise Radiométrica A seguir, serão apresentados e discutidos os resultados sedimentológicos e suas análises radiométricas, por cada praia investigada Praia de Acaú Em Acaú foram escolhidas 4 estações de amostragem com um total de 6 amostras (Figura 06). Amostra 1AC foi coletada na parte superior do estirâncio a 3cm de profundidade do topo. Esta amostra possui predominância de areia fina (estimativa visual), apresentou uma radiação de cps no local de amostragem. A amostra 2AC foi retirada no estirâncio superior à profundidade de 46 cm do topo pra baixo, apresentava níveis de minerais pesados com uma predominância de sedimentos mais arenosos, e apresentou uma radiação de cps. A estação de amostragem 3AC-a foi coletada na superfície do estirâncio inferior próximo ao estuário, enquanto que a amostra 3AC-b foi coletada a 12 cm de profundidade do topo, próximo a parte superior do estirâncio, com nível ondulado de minerais pesados. Nessa estação nenhuma das duas amostras apresentou níveis de radiação. A amostra 4AC-a foi coletada a 50 metros do banco de areia, não tendo sido detectado nenhum grau de radioatividade. Foi retirada próximo ao estuário apresentando por isso uma concentração de matéria orgânica relativamente elevada. A 4AC-b foi coletada na faixa de transição entre a pós praia e o estirâncio, localizado em uma pequena barreira onde foi feito uma trincheira e verificado a existência de dois níveis de concentração de minerais pesados: um a 56 cm e outro a 62 cm do topo, uniformemente. Cada um destes níveis medindo cerca de 2mm de espessura e sem apresentar níveis de radiação detectáveis.

40 32 Figura 06. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados na Praia de Acaú. As setas indicam as concentrações dos minerais pesados. Amostras 3AC-a e 4AC-a retiradas na superfície próximas ao estuário, sendo a última localizada próximo ao material escuro, constituído de matéria orgânica.

41 Praia de Carne de Vaca Em Carne de Vaca foram feitos duas estações de coleta (Figura 07): a 5CV apresentava o primeiro nível de minerais pesados a 22 cm e outro nível a 33 cm de profundidade em relação ao topo. Os níveis de radiação chegavam a cps nos dois níveis. A base deste perfil sedimentar nesta estação apresentava uma concentração relativamente mais elevada de matéria orgânica. O ponto 6CV apresentava um nível enriquecido em minerais pesados a 10 cm do topo chegando a atingir 20 cps de radiação total. Este perfil apresentava uma areia mais fina no topo e uma areia mais grossa na base, esta última com coloração mais avermelhada. Figura 07. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Carne de Vaca. As setas indicam dois níveis localizados no ponto 5CV e um nível localizado no ponto 6CV. Nota-se em sua base, no ponto 5CV, uma concentração de matéria orgânica Praia de Ponta de Pedras Em Ponta de Pedras foram coletadas amostras em 6 estações de amostragem (Figura 08). A primeira 7PP-a estava na base do conglomerado da falésia, constituída por material sedimentar da Formação Barreiras, onde apresentou análise radiométrica de cps. A 7PP-b localizada na superfície, a 2m de distância aproximadamente da falésia em direção ao mar, onde se observou a presença de um sedimento fino de coloração avermelhada (provável acumulação de Fe), mostrando radiação máxima de 60 cps. Na estação 7PP-c, onde se mediu 250

42 34 cps, houve apenas análise radiométrica, não tendo sido coletado nenhum material, por se apresentar muito exposto e mal preservado. O material do perfil sedimentar da estação de amostragem 8PP não apresentava níveis enriquecidos em minerais pesados, apenas três níveis com concentração relativamente anômala de fragmentos de halimedas (algas) no perfil intercalado entre níveis de sedimentos relativamente mais finos. Figura 08. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Ponta de Pedras. As setas indicam os níveis de pesados localizados em cada estação de amostragem. O ponto 7PP-c foi apenas medida a radioatividade já que esse se mostrou pouco preservado, sendo constantemente alterado pela dinâmica local. O ponto 8PP apresentou ausência de minerais pesados, apenas níveis de halimeda (algas). A Amostra 9PP foi coletada no estirâncio médio, com 12 cm do topo. A análise radiométrica in situ foi de cps (Figura 09). A amostra 10PP-a foi retirada a 34 cm do topo para baixo e de um nível relativamente mais enriquecido em minerais pesados com cerca de 4 cm de espessura. Apresentou cps na análise radiométrica in situ. A amostra 10PP-b foi retirada a 22 cm topo, de um nível

43 35 com 2 cm de espessura, no estirâncio médio e apresentou cps na análise radiométrica. Amostra 11PP-a foi retirada a 5 cm do topo, de um nível que apresentava 11 cm de espessura e apresentava cps na análise radiométrica in situ. A Amostra 11PP-b foi retirada a 29 cm do topo para baixo, e de um nível medindo 5 cm de espessura que apresentava in situ cps na análise radiométrica. A estação 11PP foi aquela que apresentou os níveis de radiação relativamente mais elevados nesta investigação. O último ponto de coleta 12PP foi localizado no estirâncio médio, tendo amostras provenientes de dois níveis relativamente mais enriquecidos em minerais pesados: o primeiro nível a 40 cm e o segundo a 12cm de profundidade (do topo para a base do perfil sedimentar). O primeiro nível 12PP-a apresentava 50 cps e o segundo nível 12PP-b 80 cps.. Figura 09. Aspectos gerais das estações de amostragem e dos níveis de minerais pesados estudados na Praia de Ponta de Pedras. As setas indicam os níveis de pesados localizados em cada estação de amostragem. Os pontos 10PP, 11PP e 12PP apresentaram maiores concentrações de minerais pesados. O ponto 11PP apresentou o maior índice de radioatividade.

44 Comparação dos Resultados Segundo os dados obtidos em campo e ilustrado abaixo (Tabela 04) em Acaú as estações 1AC e 2AC apresentaram radiação máxima de 15 cps. Nota-se uma ausência de radiação nas estações 3AC e 4AC. Nas estações de Carne de Vaca 5CV e 6CV os níveis não ultrapassam 30 cps do total de radiação e em Ponta de Pedras os níveis variam de 20 a 350 cps, exceto na estação 8PP onde não havia concentração de minerais pesados. Esses níveis mais elevados de radiação em Ponta de Pedras se tornam perigosos dependendo da exposição e do tempo que se tenha contato com esses sedimentos praiais. Tabela 04 - Medida da radioatividade em (cps) nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Praias Amostras Análise Radiométrica in situ(cps) Profundidade (cm) Acaú 1AC AC AC-a 0 3 3AC-b AC-a 0 3 4AC-b 0 62 Carne de Vaca 5CV CV Ponta de Pedras 7PP-a PP-b PP-c PP 0 0 9PP PP-a PP-b PP-a PP-b PP-a PP-b No gráfico abaixo (Figura 10), observa-se que os valores maiores de radiação encontrados correspondem à praia de Ponta de Pedras, com índice de radiação elevado (300 e 350 cps) (estação de amostragem 11PP). O que indica a presença de uma corrente erosiva mais intensa se comparado com as praias de Acaú, que correspondem aos menores valores, e Carne de Vaca. O sentido dessa corrente seria de sul para norte, apresentando valores de erosão mais baixa e

45 37 consequentemente de radiação em direção ao estuário do rio Goiana. No entanto, em direção as praias de Ponta de Pedras esses valores oscilam, mas se mantém geralmente elevados. s Figura 10. Distribuição dos valores de radiação total (em cps) em todas as estações de amostragens nas praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras Os valores da radiação total crescem à medida que se afasta do estuário do rio Goiana e se aproxima da praia de Ponta de Pedras (Figura 11). As amostras da estação 7PP, localizados próximos ao local de ocorrência do material da Formação Barreira, junto à falésia, também apresentaram índices elevados de radiação, principalmente no ponto 7PP-c (250 cps). Esse nível mais elevado deve-se a presença da corrente erosiva mais intensa nessa área, o que faz os minerais mais densos se acumularem enquanto os mais leves são transportados (Figura 11). Como veremos em seguida a praia de Ponta de Pedras também apresentou maior diversidade de minerais pesados em suas amostras e consequentemente uma concentração maior de minerais radioativos com zircão e xenotímio.

46 Figura 11. Mapa indicando os índices de radiação para cada estação ao longo das Praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Os índices relativamente mais altos de radioatividade são encontrados nos pontos mais escuros como o 7PP e 11PP nas praias de Ponta de Pedras. Os índices vão diminuindo em direção as praias de Carne de Vaca e Acaú de sul para norte. Detalhe das setas que indicam direção da corrente erosiva de maior intensidade em Ponta de Pedras 38

47 Estudo das Associações dos Minerais Pesados Os minerais pesados encontrados nas amostras investigadas em ordem decrescente de abundância foram Ilmenita (FeTiO 3 ); Cianita(Al 2 SiO 5 ); Zircão (ZrSiO 4 ); Turmalina (Na, Ca) (Mg, Al, Li) 3 (Al, Fe,Mn) 6 (BO 3 ) 3 (Si 6 O 18 )(OH) 4 ; Epidoto (Ca 2 (Al,Fe)Al 2 Si 3 O 12 (OH)); Rutilo (TiO 2 ); Estaurolita (Fe+2, Mg) 2 (Al,Fe +3 ) 9 O 6 (SiO 4 ) 4 (O,OH) 2 ; Granada (Piropo) (Mg 3 Al 2 (SiO) 4 ; Silimanita (Al 2 SiO 5 ); Espodumênio (LiAlSi 2 O 6 ); Xenotímio (YPO 4 ) (Tabela 05). A seguir, estes minerais são descritos de acordo com a origem e agrupados por associação, a associação de origem ígnea formada por ilmenita, zircão, rutilo, espodumênio e xenotímio, e a associação metamórfica formada por cianita, turmalina, epidoto, estaurolita, sillimanita e granada (Tabela 06) Associação Ígnea A ilmenita foi observada nas três praias e apresentou o maior percentual de minerais pesados das amostras. Em alguns pontos como 2AC, chega a fazer parte de mais de 50% dos minerais encontrados. Os valores oscilam nas áreas correspondentes a Acaú e Carne de Vaca. No entanto, se mantêm quase constantes em Ponta de Pedras com percentual entre 20 e 30% dos minerais encontrados (Figura 12). Quanto às características físicas analisadas, não apresentavam formas bem definidas, com presença de elevado grau de arredondamento ou em grãos tabulares. Seu grande arredondamento pode indicar distância de transporte relativamente longa. A clivagem é inexistente e a fratura conchoidal a irregular (Figura 13). Possui cor preta com brilho metálico e opaco (Figura 14).

48 40 Tabela 05. Abundância dos minerais pesados encontrados nas amostras de sedimentos praiais de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Dados em % (estimativa visual). Amostras Ilm Ky Zrn Tur Ep Rt St Gr Sil Esp Xen 1AC 40- N.o 5-5- N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o AC 50- N.o 5- N.o N.o N.o N.o N.o 0- N.o N.o AC-a 5-10 N.o N.o n.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o 3AC-b N.o N.o 5-10 N.o N.o N.o N.o 5-10 N.o N.o 4AC-a 15- N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o 20 4AC-b N.o 10- N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o CV N.o 5-10 N.o 5- N.o N.o N.o N.o N.o CV N.o 5-10 N.o N.o N.o N.o N.o 7PP-a PP-b n.o n.o 0- n.o n.o PP-c N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o 8PP N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o N.o 9PP N.o 5-10 N.o N.o 5-10 N.o N.o N.o N.o 25 10PP-a N.o N.o N.o 0-5 n.o N.o N.o N.o N.o PP-b N.o N.o N.o N.o N.o N.o 11PP-a N.o N.o PP-b N.o PP-a N.o N.o N.o N.o N.o PP-b N.o N.o N.o N.o N.o N.o. Não observado. Abreviaturas dos minerais: (Ilm) Ilmenita, (Ky) Cianita, (Zn) Zircão, (Tur) Turmalina, (Ep) Epidoto, (Rt) Rutilo, (St) Estaurolita, (Gr) Granada, (Sil) Silimanita, (Esp) Espodumênio, (Xen) Xenotímio, de acordo com Kretz (1983).

49 41 Tabela 06. Associações (origem) e características físicas e químicas dos minerais pesados das amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Fontes Minerais Hábito/Forma Cor Fórmula Observações MEV-WDS Ígnea Ilmenita Arredondada ou grãos tabulares. Preta FeTiO 3 Superfícies apresentando fratura Zircão Rutilo Prismático; formas subesféricas, ovóides. Prismático; forma euédrica. Rosa, Creme e castanho escuro Preto a Vermelho Sangue ZrSiO 4 TiO 2 conchoidal. Apresentando desgaste e dissolução; alguns com presença de Th. Fratura conchoidal, alguns com germinação em cotovelo. Presença de Y e Fe. Espodumênio Prismas Branco a creme LiAlSi 2 O 6 Clivagem a 90º achatados. Xenotímio Bipiramidais. Creme e esverdeado YPO 4 Superfícies irregulares e corroídas por alteração. Presença U, Th e Ce. Metamórfica Cianita Sistema triclínico, e hábito cristalino. Cor azul ou esbranquiçada, predominando azul no centro e branco nas bordas ou cinza Al 2 SiO 5 Extremidade mal terminada. Turmalina Prismático castanho a castanho esverdeado. (Na, Ca) (Mg, Al, Li) 3 (Al, Fe,Mn) 6 (BO 3 ) 3 N.o Epidoto Arredondado Verde e verde amarelado. (Si 6 O 18 )(OH) 4 (Ca 2 (Al,Fe)Al 2Si 3 O 12 (OH) Presença de fraturas conchoidais. Estaurolita Prismático Castanha amarelada a amarelo caramelo. Sillimanita Prismático e fibroso esbranquiçados a creme fosco (Fe +2, Mg) 2 (Al,Fe +3 ) 9O 6 (SiO 4 ) 4 (O, OH) 2 Al 2 SiO 5 Fratura conchoidal e presença de Ti. Presença de estrias. Granada Forma de dodecaedro. Vermelha e alaranjada. (Mg 3 Al 2 (SiO) 4 Algumas com presença de Mg.

50 42 Figura 12. Gráfico das proporções de Ilmenita (%) encontrada nas amostras das praias de (AC) Acaú, (CV) Carne de Vaca e (PP) Ponta de Pedras. O zircão ocorre em todas as amostras das três praias analisadas, apresentando menores percentuais em Acaú, (1AC e 2AC) chega a 10% do total de minerais e abundância zero em sedimentos das amostras 3AC, 4AC e 5CV coincidindo com os locais que não apresentaram níveis de radiação. Os maiores percentuais são encontrados em amostras das praias de Ponta de Pedras (amostra 7PP-a e 11PP-b), que apresentaram os maiores índices de radiação (Figura 16). Isso reflete as possíveis concentrações de U e Th (Radioativos) que o zircão pode possuir. Os zircões metamórficos tendem a apresentar formas mais arredondadas e zoneamentos mais sutis, provavelmente devido à sua origem sedimentar primitiva (Suguio, 2003). Alguns grãos de zircão observados nas amostras apresentaram feições de dissolução química e desgaste físico, sendo que alguns apresentaram-se em forma particular com 24 faces (Figura 13). Zircões metamórficos, em geral, possuem terminações arredondadas, enquanto os de rochas de alto grau metamórfico tendem as formas ovóides. Nas amostras investigadas neste trabalho a maior parte dos graõs zircões apresentou hábito prismático alongado, com terminações bi-piramidadas (Figura13). As formas variavam de subesféricas, ovóides até irregulares, com cores que vão do rosa ao castanho escuro (Figura14 e 15).

51 Figura 13. Imagens do MEV de Ilmenita. (a) cor preta (Amostra; 7PP-a foi detectado traços de Mn por MEV-WDS). Detalhe da Ilmenita (b) superfície apresentando fratura. (c) Zircão de coloração rosa em cristal com 24 faces; (d) Detalhe das arestas (Amostra 7PP-a; foi detectado traços de Th por MEV-WDS); (e) de coloração creme; (f) Detalhe do zircão com feições de dissolução química e desgaste físico (Amostra 11PP-b). 43

52 Figuras 14. Minerais em grãos de Ilmenita da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Zircão rosa transparente da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (B). 44

53 Figura 15. Minerais em grãos de Zircão da estação de 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Zircão rosa transparente com 24 arestas da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (B). 45

54 46 Os ígneos são usualmente euédricos, com forte zoneamento composicional. A alta resistência física (dureza alta, ausência de clivagem) e sua grande estabilidade química, tornam o zircão um mineral frequente em rochas sedimentares detríticas. Por isso, formas bem arredondadas sugerem que as fontes mais próximas para este mineral sejam rochas sedimentares pré-existentes (Hoskin & Black, 2000). Com base neste fato, na área estudada pode-se considerar que os zircões encontrados são de provável origem magmática. Alguns com terminações mais arredondadas, no entanto provêm de rochas metamórficas. Figura 16. Gráfico das proporções de Zircão (%) encontrado nas amostras das praias de (AC) Acaú, (CV) Carne de Vaca e (PP) Ponta de Pedras. O rutilo é encontrado nas amostras de Carne de Vaca e Ponta de Pedras, não sendo observado em amostras de Acaú. Seu percentual chega atingir no máximo 10% dos minerais investigados em praticamente todas as amostras, menos nos pontos 10 PP-a e 12PP- a, onde não ultrapassa os 6 % dos minerais investigados (Figura 17). Os minerais das amostras apresentam-se como prisma fortemente estriado paralelamente ao eixo principal, geralmente terminado em bipirâmide, alguns com geminação em cotovelo (Figura 18). Com tendência a conservar o formato euédrico devido à dureza, com algumas arestas progressivamente arredondadas, fratura subconchoidal, brilho metálico, suas cores variam de pretos (opacos) a vermelho sangue (Figura19). O rutilo é um mineral estável em sistemas sedimentares e a sua presença indica fontes constituídas por metabasitos ou metapelitos (Zack et al. 2004).

55 47 Figura 17. Gráfico das proporções de Rutilo (%) encontrado nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras Figura 18. Imagens do MEV de Rutilo. (a) de coloração vermelho escuro a preto apresentado germinação em cotovelo (Amostra 11PP-a). (b) Rutilo de coloração vermelho (Amostra 7PP-a; foi detectado traços de Y e Fe por MEV-WDS). Espodumênio. (c) de coloração esbranquiçada (Amostra 11PP-b). Detalhe do Espodumênio. (d) apresentando clivagem em duas direções a 90º.

56 Figura 19. Mineral em grãos de Rutilo da estação de coleta 7PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Minerais em grãos de Rutilo com geminação em cotovelo da estação de coleta 11PP-a das praias de Ponta de Pedras (B). 48

57 49 O espodumênio foi um dos minerais de menor proporção encontrado apenas nas amostras 7PP-a e 11PP-b, essa última chegando a atingir 10% do percentual dos minerais pesados das amostras(figura 20). O Espodumênio trata-se de um mineral transparente a translúcido, e com sistema cristalino monoclínico. É encontrado nas amostras investigadas como cristais prismáticos achatados (Figura 18), e com faces estriadas verticalmente. Geralmente de coloração esbranquiçada a tons de creme claro (Figura 21). Figura 20. Gráfico das proporções de Espodumênio (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. O xenotímio foi encontrado em três amostras correspondentes à praia de Ponta de Pedras, não sendo observado em nenhuma das outras amostras de Acaú e Carne de Vaca. Seu percentual chegou ao máximo de 5% nas amostras 7PP-a 11PP-a e 11PP-b (Figura 22). Essa abundância índices também conferem com os maiores índices de radiação das amostras investigadas. O Xenotímio é um mineral raro e nas amostras estudadas foram identificados grãos bipiramidais (Figura 23), com terminação tetragonal dupla e clivagem longitudinal. As superfícies observadas nesses grãos são tipicamente ásperas, irregulares e corroídas por alteração (Figura 23). Sua cor varia de castanho, castanho amarelado a castanho e esverdeado (Figura 21). presença de elementos químicos como U, Th e Ce na composição Foi identificada a

58 Figura 21. Minerais em grãos de Espodumênio da estação de coleta 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (A). Mineral em grão de Xenotímio da estação de coleta 11PP-a da praia de Ponta de Pedras(B). 50

59 51 Figura 22. Gráfico das proporções de Xenotímio (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. Figura 23. Imagens do MEV de Xenotímio. (a) coloração creme esverdeado (Amostras 11PP-b). (b) Detalhe apresentando aspecto de dissolução. Xenotímio (c) de coloração creme; (d) Detalhe de umas das arestas (Amostra 11PP-a; detectado U, Th, Ce, por MEV-WDS; não detectado Y, por prováveis problemas analíticos, detectores sem pressão de gás suficiente no dia).

60 Associação Metamórfica A cianita praticamente não ocorre em sedimentos das praias de Acaú, sendo apenas verificadas na amostra 4AC-b com percentual de apenas 10%. Em Carne de Vaca atinge seu maior percentual em torno de 20% de minerais das amostras. Em Ponta de Pedras mantém seu percentual quase constante em no máximo 15% das amostras (Figura 24). A Cianita nas amostras apresentaram grãos de cor azul a incolor ou esbranquiçada, predominando azul no centro e branco nas bordas ou cinza (Figura 25 e 26). Translúcido a transparente com extremidade mal terminada (Figura 27). É um mineral tipicamente derivado de rochas metamórficas do tipo metapelitos (xistos, Yardley, 1989). Figura 24. Gráfico das proporções de Cianita (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. A turmalina foi encontrada nas amostras das três praias, apresentando percentual de no máximo 16% em amostras de Acaú e Ponta de Pedras, (4AC-b e 11PP-b). Em outras amostras não chega a atingir 6% dos minerais encontrados (12PP-a e 12PP-b) (Figura 28). Nas amostras as turmalinas apresentaram hábito prismático, com estrias verticais (Figura 26). As cores variam de castanho a castanho esverdeado, com presença de inclusões (Figura 26). Corresponde ao grupo à variedade das Schorlitas.

61 Figura 25. Minerais em Grãos de Cianita azul da estação de coleta 6CV nas praias de Carne de Vaca (A). Minerais em Grãos de Cianita azul contendo inclusões da estação de coleta 4AC das praias de Acaú(B). 53

62 Figura 26. Minerais em Grãos de Cianita Cinza da estação de coleta 5CV das praias de Carne de Vaca (A). Minerais em grãos de Turmalina da estação de coleta 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (B). 54

63 55 Figura 27. Imagens do MEV de Cianita (a) de coloração azulada (Amostra 6CV). Cianita (b) de coloração cinza (Amostra 5CV). (c) Epidoto de coloração esverdeado (Amostra 12PP-a). Detalhe do epidoto (d) com presença de fraturas conchoidais. Figura 28. Gráfico das proporções (%) de Turmalina encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.

64 56 O epidoto apresenta percentual máximo de 20% (amostra 11PP-b) do total de minerais nos sedimentos de praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras as praias. Seu percentual torna-se nulo nas praias correspondentes a Acaú e Carne de Vaca (Figura 29). O Epidoto ocorre nas amostras como grãos com presença de fraturas conchoidais, atingindo um elevado grau de arredondamento (Figura 27). Sua cor varia entre verde e verde amarelado, com brilho vítreo (Figura 30). Os epidotos são pouco resistentes à alteração, raramente sendo conservado em depósitos expostos por muito tempo na superfície ou onde o material sofreu longa distância de transporte em relação à fonte. Portanto a observação dele nas amostras estudadas revela que área fonte desses minerais estão localizadas nas praias de Ponta de Pedra. Os minerais do grupo do epidoto (pistachita, zoizita, alanita) são aluminosilicatos de cálcio hidratados, inerentes a uma grande variedade de paragêneses minerais (Deer et al, 2000). Os minerais do grupo do epidoto são estáveis em um amplo intervalo de condições P-T. São típicos produtos de metamorfismo regional de grau baixo a médio, de rochas básicas e cálcio-silicatadas (Deer et al, 2000). Também podem se formar em condições de metamorfismo de contato, comumente quando envolve rochas carbonáticas. Figura 29. Gráfico das proporções de Epidoto (%) encontrado nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.

65 Figura 30. Minerais em Grãos de Epidoto da estação de coleta 12PP-a das praias de Ponta de Pedras (A). Mineral em Grão de Estaurolita da estação de coleta 11PPa das praias de Ponta de Pedras (B). 57

66 58 A estaurolita não foi observada nas amostras das praias de Acaú e Carne de Vaca. Apenas foi verificada nas amostras das praias de Ponta de Pedras, onde seu percentual se manteve estável não ultrapassando os 10% dos minerais encontrados (Figura 31). Nas imagens (Figura 32) deste mineral foram observadas bordas irregulares e fratura conchoidal, além de provável cristal geminado em cruz, típico da Estaurolita. Estaurolita apresenta-se nas amostras estudadas com cores castanhas a amarelo caramelo (Figura 30) cuja maioria dos grãos exibe forma irregular, com raros grãos prismáticos, apresentando terminações serrilhadas (Figura 32). É um mineral tipicamente derivado de rochas metamórficas do tipo metapelitos (xistos, Yardley, 1989). É relativamente estável durante o intemperismo e os estágios iniciais de diagênese. No entanto, sofre dissolução em altas temperaturas. As proporções de Fe e Mg são controladas pelo grau metamórfico (Clarke, 1981). Figura 31. Gráfico das proporções de estaurolita (%) encontradas nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras. A sillimanita foi observada em apenas três amostras, sendo duas em Ponta de Pedras e uma em Acaú. Nas amostras 7PP-a chegou a percentual de 10%, já nas amostras 7PP-b e 2AC não chegou a atingir 6% de seu percentual (Figura 33). Nas amostras foram identificadas silimanitas alongadas (Figura 32), provavelmente refletindo os traços dos planos de clivagem que ocorrem em grãos esbranquiçados a creme fosco (Figura 34). É um mineral tipicamente derivado de rochas metamórficas do tipo metapelitos (xistos), de elevada temperatura cerca de 550 o C (Yardley,1989).

67 59 Figura 32. Imagens do MEV de Estaurolita. (a) de coloração castanha (Amostra 11PP-a foi detectado Ti por MEV-WDS). (b) Detalhe da estaurolita com fratura conchoidal. (c) Sillimanita de coloração creme, com estrias (Amostra; 3AC-b). Granada (d) coloração averrmelhada (Amostra; 11PP-04b detectado Mg por MEV- WDS. Figura 33. Gráfico das proporções de Sillimanita (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.

68 Figura 34. Minerais em grãos de Sillimanita da estação 3AC-b das praias de Acaú (A). Minerais em grãos de Granada da estação 11PP-b das praias de Ponta de Pedras (B) 60

69 61 A Granada foi encontrada também apenas nos sedimentos de Ponta de Pedras, chegando a atingir 10% do seu percentual nas amostras (7PP-a e 11PP-a e 11PP-b) (Figura 35). As Granadas nas amostras possuem elevado grau de arredondamento e fratura subconchoidal (Figura 32). As cores variam entre laranja e vermelho claro, possui um brilho vítreo a resinoso (Figura 34). Elas geralmente apresentam-se nos sedimentos em forma dodecaedrostrapezoedro (Deer et. al.,1966). Figura 35. Gráfico das proporções de Granada (%) encontrada nas amostras das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.

70 Índice de Maturidade Mineralógica (ZTR) Os minerais pesados são reconhecidamente importantes indicadores de processos sedimentares, uma vez que a sua presença em determinados depósitos, seja continentais, costeiros ou marinhos, sugere a intensidade e a duração do transporte sedimentar. Por isso, a dispersão desses minerais provenientes do intemperismo e da erosão das rochas pode ser avaliada analisando-se a presença de associações de minerais pesados. O índice de maturidade mineralógica de um determinado ambiente é analisado através da presença de minerais como Zircão, Turmalina e Rutilo que são, mais resistentes ao intemperismo físico e químico, correspondendo a grãos que sobrevivem ao transporte sedimentar. O índice ZTR é utilizado para caracterizar o grau de maturidade mineralógica. Esse índice, expresso em porcentagem, correspondente à soma das frequências numéricas entre os minerais (Morton & Hallswort 1994). Nas amostras coletadas, os maiores índices encontrados foram nas amostras 7PP-a e 11PP-b, que correspondem a mais de 40% do valor ZRT (Figura 36). Figura 36. Índice de maturidade mineralógica, ZTR (zircão + turmalina + rutilo) das amostras analisadas (%). Das praias de Acaú, Carne de Vaca e Ponta de Pedras.